19. Производство слитков. Непрерывное и полунепрерывное литье слитков. Область применения, преимущества и недостатки.

Непрерывное литье – процесс получения отливок большой протяженности перемещением затвердевающего металла по отношению к постоянной зоне кристаллизации. При этом получают литые заготовки различной конфигурации и различных размеров в поперечном сечении. Литье с перерывами для возвращения механизмов в исходное положение называют полунепрерывным литьем. Устройство, в котором происходит формирование затвердевающей заготовки, называют кристаллизатором.

Схема непрерывного (а) и полунепрерывного (б) литья

1- ковш; 2- кристаллизатор водоохлаждаемый; 3- слиток или профильная заготовка; 4- тянущие валки; 5- направляющие; 6- траверса с затравкой (поддоном); 7- пили для разрезки заготовок. Все непрерывные процессы обладают высокой производительностью, стабильностью качества и экономичностью, На металлургических заводах широко применяют непрерывную разливку. Непрерывная разливка стали в слитки исключает Такую энергоемкую операцию, как обжатие слитков.

В случае непрерывного литья вытягиваемый из кристаллизатора слиток режется на мерные заготовки на ходу без остановки процесса литья с помощью специального устройства. При полунепрерывном литье резка слитка на ходу не предусматривается, и процесс литья прекращается после получения слитка определенной длины – от 2 до 8 м. Процессы, происходящие при затвердевании слитков в условиях непрерывного и полунепрерывного литья, практически одинаковы. До настоящего времени основная масса слитков из цветных сплавов производится способом полунепрерывного литья: 70-80% слитков из Cu-x сплавов; 100% слитков из Al-x и Mg-x спл.

Сущность процесса непрерывного литья заключается в возможности создания условий направленной кристаллизации и питания отливки.

Конфигурация изделия определяется возможностью его непрерывного извлечения из кристаллизатора.

Важнейшим технологическим параметром процесса непрерывного литья является интенсивность охлаждения расплава, определяющая скорость кристаллизации отливки и соответственно ее качество, а также производительность процесса. Увеличение скорости кристаллизации способствует созданию условий направленной кристаллизации и повышению качества литого металла, производительности установок.

Литье слитков в кристаллизаторе

Кристаллизатор представляет собой водоохлаж-даемую изложницу, не имеющую дна и оформляющую боковую поверхность слитка. Рубашка кристаллизатора изготовляется из меди, хромовой бронзы, малолеги-рованных алюминиевых сплавов. Рабочую поверхность рубашки тщательно обрабатывают. Перед началом литья и по ходу литья ее смазывают. В последние 20-30 лет применяют кристаллизаторы с тепловой насадкой, отличающиеся тем, что верхняя часть рубашки выполняется из графита – менее теплопроводного материала. Благодаря этому затвердевание расплава в верхней части кристаллизатора замедляется, и колебания уровня расплава в нем из-за неравномерностей поступления металла, обычно приводящие к образованию складок и трещин на поверхности слитков, не влияют на качество литых заготовок.

Плавку алюминиевых сплавов ведут в отражательных или индукционных канальных

печах емкостью 15…30 т. Готовые сплавы сливают в миксеры, число которых обычно равно числу плавильных печей. Возле миксе-ра устанавливают одну или несколько литей-

ных машин. Из миксеров через летку или си-фоном металл подают в распределительные устройства из которых поступает в кристаллизаторы

Расплав поступает в кристаллизатор через распределительные устройства. Их назначение состоит в том,чтобы избежать течение расплава открытыми струями и рассредоточить потоки расплава в кристаллизаторе. Кроме охлаждения в кристаллизаторе, называемого первичным, обычно предусматривается вторичное охлаждение слитка по выходе его из кристаллизатора. Вода в зоне вторичного охлаждения подается прямо на поверхность слитка.

Особенности процесса формирования непрерывной отливки

Рис.1. Схема получения отливок при непрерывном Литье. (I – IV – температурные зоны слитка).

Особенность процесса состоит в том, что в кристаллизаторе в разных его зонах по высоте или длине в каждый момент одновременно происходят все последовательные стадии охлаждения и затвердевания расплава рис. 1. I-кристаллизатор заполняется расплавом; II- отвод теплоты перегрева; III- кристаллизация; IV- охлаждение отливки. Высокая интенсивность охлаждения расплава способствует направленной его кристаллизации уменьшению ликвационной неоднородности, неметаллических и газовых включений, а непрерывная подача расплава в верхнюю часть кристаллизующейся отливки-постоянному питанию фронта растущих кристаллов.